單片機理論在電氣設備中的應用

隨著上世紀計算機與超大規模集成電路的發明與應用，計算機技術在各產業中均取得了突飛猛進的發展。單片機就是計算機微型化發展的最新成果，于硅片上集成了計算機的主要部件，包括CPU、RAM、ROM 等等。單片機算術運算與邏輯運算的基本功能，且將其應用于工業領域電氣化設備，運行更顯安全可靠，操作便捷，維護工作量小。所以，為了使得控制更加高效、便捷、精確，有著交互性能好的單片機在電氣設備中已開始嶄露頭角，得到了大規模的應用和推廣的同時，逐漸受到了業界的青睞和重視。

本文就單片機在電氣設備各個方面的應用和發展趨勢等幾個方面進行探討分析，希望能夠為單片機在電氣設備中的應用提出一些有用的建議。

一、單片機在電氣設備各個方面的應用

1、單片機在智能化儀器儀表中的應用

單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優點，廣泛應用于儀器儀表中，結合不同類型的傳感器，可實現諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數字電路更加強大。例如精密的測量設備（功率計，示波器，各種分析儀）。

使用單片機改造儀器儀表，可使得儀器儀表智能化、數字化、多功能化、多功能化和柔性化，從而使得儀器儀表可以修正誤差，解決線性化處理。智能化儀表相對于傳統的儀器儀表，可以多種形式輸出，可以與打印記錄儀、發光管顯示器等相匹配，靈活多變的優點是傳統儀器儀表所不能比擬的。較為常見的智能化儀器儀表有智能萬用表、智能毫伏表、溫度測控儀和邏輯分析儀。

2、單片機在煤礦電氣設備中的應用

單片機因其良好的抗干擾性和可靠性成為工業控制中不可缺少的部件。伴隨單片機的發展，出現了很多高級語言的開發工具，通過這些系統，單片機在工業中得到了廣泛的應用，很大程度上提高了工業設備的智能化，也提高了工業設備的處理能力與效率，并且相對于傳統省去大量的空間和復雜的設備。用單片機可以構成形式多樣的控制系統、數據采集系統。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統，與計算機聯網構成二級控制系統等。

特別是在在煤礦電氣自動化發展的過程中．單片機由于其邏輯運算和算術運算等功能，在煤礦電氣設備的技術改適中發揮了無法替代的作用。單片機在礦井自動抄表系統．鋼絲繩張力無線監測系統與漏電保護裝置中的應用情況，更是很好地闡釋了單片機為煤礦電氣設備的可靠性．安全性提高發揮的突出作用。

3、單片機在斷路器快速脫扣技術中的應用

隨著用電系統規模和等級的不斷擴大，傳統的脫扣器越來越難以滿足系統的可靠性、準確性和實時性的要求。傳統斷路器采用熱繼電器構成過載保護，電磁快速脫扣器作為短路保護，構成長延時、瞬動兩段特性，不易實現保護功能一體化。近年來，隨著微電子技術、控制技術、通信和電力電子技術的發展，出現了智能化脫扣器，可方便地實現過電流三段保護，斷相、欠壓、過壓、接地保護、剩余電流保護等集于一身，并可做到一種保護功能多種動作特性，具有傳統脫扣器無法比擬的優點，控制信號準確、可靠，實時設定動作電流和動作時間，滿足通信組網的“四遙”要求。

作為塑殼斷路器的關鍵部件，智能控制器利用高性能單片機，對斷路器中的負載電流進行實時采樣、計算處理、判斷并發出故障脫扣命令，具有過載長延時、短路短延時、短路瞬時、接地故障等多種保護功能。

4、單片機在電氣控制線路中的應用

傳統的電機起動、制動等控制線路在生產中廣泛應用。但因其觸點較多，電氣設備可靠性差，使用壽命短等原因，致使線路在使用過程中容易出現故障。若采用單片機進行控制，對控制線路特別是較復雜的控制線路進行改造，將使線路變得更簡潔、更安全。

5、單片機在發電機領域中的應用

伴隨著生活質量的提高，汽車逐漸融入到每個人的家庭中來，單片機技術滲透到汽車行業的方方面面，汽車發動機控制器中的單片機可以對汽車起到保護、控制的作用，汽車性能檢測設備中的單片機可以精確的對汽車的性能和技術狀態進行檢測。此外，在汽車的GPS導航系統、制動系統、防抱死系統中都有用到單片機技術。

單片機在發電機的調速系統中的應用同樣廣泛，利用單片機制成的轉速監控裝置應用在中小型水輪發電機的保護回路中，作為監測水輪發電機的轉速變化并發出相應控制信號，即當發電機的轉速達到額定轉速的80%時，投入滅磁開關； 達到額定轉速的95% 時，發電機起勵；如轉速達到額定轉速的140% 時，機組緊急停機并與電網解裂；停機過程中發電機轉速低于額定轉速的35%時， 制動器方可投入。

二、單片機在電氣設備中的發展趨勢和前景

現在可以說單片機是百花齊放，百家爭鳴的時期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機，從8位、16位到32位，數不勝數，應有盡有，有與主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補，為單片機的應用提供廣闊的天地。

從單片機的發展歷程看，未來單片機技術將向多功能、高性能、高速度、低電壓、低功耗、外圍電路內裝化及片內儲存器容量增加的方向發展。

單片機以其結構簡單，使用方便，處理能力強，速度快的優點廣泛應用于電氣設備的各個方面，對發電機的調速系統，斷路器的保護接地，電氣設備的檢修、防火和安全各個方面都發揮著至關重要的作用。

三、結論

總之，單片機已成為計算機發展和應用的一個重要方面，它從根本上改變了傳統的控制系統設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數字電路實現的大部分功能，現在已能用單片機通過軟件方法來實現了，是傳統控制技術的一次革命。單片機理論在電氣設備上的應用一定走向更好的明天。

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